用于大型振动试验系统的组合台面的制作方法

本发明属于航天器力学环境试验领域，具体涉及一种用于大型航天器振动试验系统的组合台面。

背景技术：

在航天、航空、车辆等工程技术领域，产品都是在一定的振动环境中工作的，结构共振是其运行过程中发生故障的主要原因之一。振动试验作为检验产品可靠性、动强度的一种有效手段，已经广泛应用于产品性能考核和动强度鉴定中。完成振动试验的主要设备是振动台。随着航天技术的发展，航天器产品的尺寸越来越大，单独振动台的推力难以满足试验要求，单独的水平滑板难以加工到满足要求的尺寸，因此考虑设计双台并激试验系统，而采用组合台面的方法来设计并激试验系统，成为大型振动试验设备发展的趋势。

传统的振动台由于水平滑板小，水平滑台采用整体滑板的形式，轴承的布局采用单排导向的方式。如美国LING生产的B340型160kN振动台，采用的是8个710型轴承，其中单排两个导向轴承。近年来各个振动台生产厂家逐渐使用T型轴承进行振动台的设计，典型的有法国SEREME公司的2×160kN水平振动试验系统，滑台3m×3m使用的就是该种轴承，滑板采用的两块铝合金板焊接成一块整板，轴承采用9×9共81个，其中单自由度轴承(导向轴承)4个，4个角上各两个虚拟轴承，其他为双自由度轴承，该试验系统的抗倾覆力矩为1300kNm，横向抗倾覆力矩为700kNm，大部分水平滑台采用的都是整体滑板的形式。

然而，目前某些航天器产品的重量超过25T，要求台面尺寸超过4m×4m，抗倾覆力矩要求大于4000kNm，但目前的试验技术条件不能满足试验的需求，为了适应航天器日益发展的需求，避免航天器产品在试验过程中考核不充分，不能充分暴露产品设计和制造缺陷，急需研制一套能够进行大型产品的水平振动试验系统，研制大型水平振动试验系统，首先要解决的是组合台面的相关问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于大型航天器振动试验组合台面。该台面与振动台台体配合使用可以组成双台并激水平振动试验系统，与航天器振动试验夹具配合进行航天水平向振动试验。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

用于大型振动试验系统的组合台面，其包括：水平滑台基座、轴承安装板、轴承、油槽框、水平滑板A、B、C，轴承安装板固定在水平滑台基座上，轴承固定在轴承安装板上，水平滑板安装在轴承上，水平滑板A、B、C之间通过螺栓固定；振动台台体与水平滑板之间通过连接件连接，连接件分别通过螺栓与振动台台体和水平滑板连接；

进一步地，水平滑板由A、B、C三块滑板组成，三块滑板通过螺栓连接成整体使用，也可以独立使用滑板A、B；

进一步地，水平滑板A、B、C和连接件由镁合金加工而成；

其中，水平滑板A对应的支撑区域(A)、水平滑板B对应的支撑区域(B)以及水平滑板C对应的支撑区域(C)中距离激振方向最近的两排安装位置处轴对称或非轴对称地设置单自由度的轴承，其中，至少沿着激振方向在支撑区域(A)、支撑区域(B)的首尾安装位置上设置有对称设置的单自由度轴承，且至少沿着激振方向(D)在支撑区域(C)的尾端安装位置轴对称地设置有单自由度的轴承，而其余安装位置轴对称或非轴对称地设置双自由度的轴承或支撑块。

其中，所述连接件为牛头连接件，牛头连接件通过在主板两侧设置若干彼此焊接连接的立筋构成，优选在高于立筋整体平均高度的立筋上设置若干安装孔以通过安装孔实现三个水平滑板之间的连接。

其中，上述立筋的高度各不相同。

进一步地，两排单自由度轴承之间的间距不得超过由于不同材料之间的热膨胀系数决定的油膜厚度变化允许的范围；

进一步地，两排轴承之间的间距需满足大型振动试验系统抗倾覆力矩要求。

本发明的组合台面可以进行组合台面试验，也可以分解水平滑板，进行单台振动试验，具备匹配性强，频率传递特性好，节约试验成本的优点。

附图说明

图1为本发明的用于大型振动试验系统的组合台面俯视图；

图2为本发明的用于大型振动试验系统的组合台面正视图；

图3为本发明的用于大型振动试验系统的组合台面剖视图。

其中，1、水平滑板A；2、水平滑板B；3、水平滑板C；4、轴承安装板；5、基座框；6、油槽框；7、牛头连接件；C2、轴承。

图4为本发明的组合台面中用于连接水平滑板的牛头连接件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种用于大型振动试验系统的组合台面进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。

图1显示的是本发明的用于大型振动试验系统的组合台面的俯视图。图2为本发明的用于大型振动试验系统的组合台面正视图。其中，本发明的用于大型振动试验系统的组合台面，包括水平滑板A，水平滑板B、水平滑板C、轴承安装板4、基座框5、油槽框6、油槽框7、轴承C2。轴承安装板4固定在水平滑台基座上，轴承C2固定在轴承安装板4上，三个水平滑板对应安装在轴承上的各个区域(区域A,区域B,区域C)上，水平滑板A、B、C之间通过螺栓固定；振动台台体与水平滑板之间通过连接件连接，连接件分别通过螺栓与振动台台体和水平滑板连接；

在一具体实施方式中，本发明的轴承采用中国专利申请CN201410721276.9中公开的轴承结构，其中，水平滑板A对应的支撑区域(A)、水平滑板B对应的支撑区域(B)以及水平滑板C对应的支撑区域(C)中距离激振方向最近的两排安装位置处轴对称或非轴对称地设置单自由度的轴承，其中，至少沿着激振方向在支撑区域(A)、支撑区域(B)的首尾安装位置上设置有对称设置的单自由度轴承，且至少沿着激振方向(D)在支撑区域(C)的尾端安装位置轴对称地设置有单自由度的轴承，而其余安装位置轴对称或非轴对称地设置双自由度的轴承或支撑块。其中，要实现用于大型振动试验系统的组合台面试验和单独台面试验，则单自由度轴承应相邻布局，且轴承之间的间距不得超过允许范围。在一具体实施方式中，使用了T型轴承，T型轴承分为单自由度轴承和双自由度轴承，单自由度轴承是仅能在运动方向有自由度的轴承，该种轴承的作用是为水平振动试验系统提供滑台导向功能和抗偏转力矩承载的能力。双自由度轴承，有运动方向和侧向的自由度，该种轴承的作用是为水平振动试验系统提供竖直向上的静承载能力和抗倾覆力矩的能力。

在一具体实施方式中，水平滑板C分别与水平滑板A，水平滑板B通过牛头连接件进行固定连接，其中牛头连接件的结构示意图显示在图3中。从图3中可以看出，牛头连接件通过在主板两侧设置若干彼此焊接连接的立筋构成，优选在高于立筋整体平均高度的立筋上设置若干安装孔以通过安装孔实现三个水平滑板之间的连接。牛头连接件中的立筋层次不齐即可，而对于其数量、高度均没有要求，只要保证安装孔设置在高于立筋整体平均高度的立筋上即可。

优选地，水平滑板A、B、C优选使用镁合金加工而成，滑板之间通过斜螺钉连接，组合成一个大型的整体台面，能够完成大型产品的振动试验；拆除滑板之间的连接螺钉，滑板A、B可以独立为两个单独的滑板，进行较小尺寸产品的振动试验，实现了一台多用的功能。振动试验的航天器通过夹具直接与水平滑板连接，水平滑板的平面度直接影响到水平滑台的工作性能，水平滑板下表面(与轴承连接表面)的平面度要求达到0.05mm，水平滑板上表面(与夹具连接表面)的平面度要求达到0.1mm

在一具体实施方式中，基座框是为水平振动试验系统提供支撑的部件，底面通过螺钉连接在地基上，内部空腔内浇注混凝土，提高自重，提高系统的固有频率，上表面提供与轴承安装板连接的螺纹孔。

在又一具体实施方式中，轴承安装板是为轴承提供安装接口和安装面的装置，优选的在轴承安装板上开油槽保证回油，轴承安装板上表面有与轴承安装接口，优选的要求因此表面平面度要求高，平面度误差小于0.05mm；轴承安装板侧面有为轴承提供油源的进油口和回油口。油槽框的主要作用是在水平滑板和轴承安装板之间形成油槽，可以有效的防止漏油，油槽框通过螺钉和轴承安装板连接，并进行密封处理。

本发明建立了一套能够用于大型振动试验系统的组合台面，利用该组合台面进行大型振动试验后，具有以下试验效果。

轴承个数：11×12个；

能够实现的组合台面尺寸4650mm×4780mm，独立使用台面尺寸2380mm×2650mm；

最大激振方向抗倾覆力矩为5846.9kNm；

最大横向抗倾覆力矩为6835.3kNm；

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。